JP7154494B2 - 到来方向推定装置及び到来方向推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電波の到来方向を推定する技術に関する。

レーダ装置は、電波を照射し、物標から反射してきた電波（反射波）を受信することで、反射波の到来方向を推定する。到来方向の推定方法は、反射波を受信する複数の受信アンテナで得られた受信信号の位相差や振幅差の情報から到来方向（角度）を算出する方法である。

特開２０１２－１０３１３２号公報

ESPRIT（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）法やDoA-matrix法等のようにサブアレー間の位相差から角度を算出する場合、角度精度と位相折り返しとはトレードオフの関係になる。具体的には、サブアレー間の移動量が大きいほど物標の角度精度は良くなるのに対し、到来電波の半波長以下であれば位相折り返しが発生せず、逆にサブアレー間の移動量が到来電波の半波長より大きければ位相折り返しが発生する。

したがって、例えば特許文献１で開示されている到来方向推定技術では、位相折り返しを発生させずに物標の角度を高精度にすることができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みて、位相折り返しを発生させずに物標の角度精度を向上できる到来方向推定技術を提供することを目的とする。

本発明に係る到来方向推定装置は、複数の受信アンテナの組み合わせである第１のサブアレーで得られた受信信号と、前記第１のサブアレーと同一形状であって前記第１のサブアレーとの間に第１の位相差が生じる第２のサブアレーで得られた受信信号とから、第１の位相シフト行列を算出する第１の算出部と、前記第１のサブアレーと同一形状である第３のサブアレーで得られた受信信号と、前記第３のサブアレーと同一形状であって前記第３のサブアレーとの間に前記第１の位相差と異なる第２の位相差が生じる第４のサブアレーで得られた受信信号とから、第２の位相シフト行列を生成する第２の算出部と、前記第１の位相シフト行列及び前記第２の位相シフト行列を線形結合した線形結合行列の固有ベクトルを算出する第３の算出部と、同一の前記固有ベクトルにおける前記第１の位相シフト行列の固有値と前記第２の位相シフト行列の固有値との組み合わせから、電波の到来方向を推定する推定部と、を備える構成（第１の構成）である。

上記第１の構成の到来方向推定装置において、前記線形結合における前記第１の位相シフト行列の係数及び前記第２の位相シフト行列の係数がともに零でない構成（第２の構成）であってもよい。

上記第２の構成の到来方向推定装置において、前記線形結合における前記第１の位相シフト行列の係数及び前記第２の位相シフト行列の係数の少なくとも一方が可変する構成（第３の構成）であってもよい。

上記第１～第３いずれかの構成の到来方向推定装置において、前記第１のサブアレーと前記第３のサブアレーとが同一のサブアレーである構成（第４の構成）であってもよい。

上記第１～第３いずれかの構成の到来方向推定装置において、前記第１のサブアレーと前記第３のサブアレーとが互いに異なるサブアレーである構成（第５の構成）であってもよい。

本発明に係る到来方向推定方法は、複数の受信アンテナの組み合わせである第１のサブアレーで得られた受信信号と、前記第１のサブアレーと同一形状であって前記第１のサブアレーとの間に第１の位相差が生じる第２のサブアレーで得られた受信信号とから、第１の位相シフト行列を算出する第１の算出工程と、前記第１のサブアレーと同一形状である第３のサブアレーで得られた受信信号と、前記第３のサブアレーと同一形状であって前記第３のサブアレーとの間に前記第１の位相差と異なる第２の位相差が生じる第４のサブアレーで得られた受信信号とから、第２の位相シフト行列を生成する第２の算出工程と、前記第１の位相シフト行列及び前記第２の位相シフト行列を線形結合した線形結合行列の固有ベクトルを算出する第３の算出工程と、同一の前記固有ベクトルにおける前記第１の位相シフト行列の固有値と前記第２の位相シフト行列の固有値との組み合わせから、電波の到来方向を推定する推定工程と、を備える構成（第６の構成）である。

本発明に係る到来方向推定技術によると、位相折り返しを発生させずに物標の角度精度を向上できる。

レーダ装置の構成例を示す図 第１～第３の算出処理及び推定処理の流れを示すフローチャート 第１の物標の角度候補を示す図 受信アンテナの配置例を示す図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜１．レーダ装置の構成＞
図１は本実施形態に係るレーダ装置１の構成を示す図である。レーダ装置１は、例えば自動車などの車両に搭載されている。レーダ装置１が自車両の前端に搭載されている場合、レーダ装置１は、送信波を用いて、自車両の前方に存在する物標に係る物標データを取得する。物標データは、物標までの距離、レーダ装置１に対する物標の相対速度等を含む。しかしながら、本実施形態に係るレーダ装置１を到来方向推定装置の一例として説明するため、以下の説明においては到来方向推定に関する部分についてのみ説明を行う。

図１に示すように、レーダ装置１は、送信部２と、受信部３と、信号処理装置４と、を主に備えている。

送信部２は、信号生成部２１と発信器２２とを備えている。発信器２２は、信号生成部２１で生成された信号を変調して送信信号を生成する。送信アンテナ２３は、送信信号を送信波ＴＷに変換して出力する。

受信部３は、複数の受信アンテナ３１と、その複数の受信アンテナ３１に接続された複数の個別受信部３２とを備えている。本実施形態では、受信部３は、例えば、４個の受信アンテナ３１と４個の個別受信部３２とを備えている。４つの受信アンテナ３１はそれぞれ受信チャンネルｃｈ１～ｃｈ４に対応している。４つの受信アンテナ３１は、自車両の左右方向に沿って配置され、隣接するアンテナ間の距離は所定距離ｄである。なお、３つの所定距離ｄは、厳密に同一でなくてもよく、設計上の誤差やばらつきなどを考慮した上で３つの所定距離ｄが同一とみなすことができればよい。位相折り返しが発生しないサブアレー間の移動量を確保できるように、所定距離ｄは受信アンテナ３１で得られる受信信号の半波長以下であることが好ましい。ただし、位相折り返しが発生する場合でもレーダ装置１のＦＯＶの設定によってはＦＯＶ内で位相折り返しが発生しないようにすることも可能であるため、所定距離ｄは受信アンテナ３１で得られる受信信号の半波長より大きくてもよい。本実施例では、所定距離ｄは受信アンテナ３１で得られる受信信号の半波長以下にする。４個の個別受信部３２は、４個の受信アンテナ３１にそれぞれ対応している。各受信アンテナ３１は物体からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、各個別受信部３２は対応する受信アンテナ３１で得られた受信信号を処理する。

各個別受信部３２は、ミキサ３３とＡ／Ｄ変換器３４とを備えている。受信アンテナ３１で得られた受信信号は、ローノイズアンプ（図示省略）で増幅された後にミキサ３３に送られる。ミキサ３３には送信部２の発信器２２からの送信信号が入力され、ミキサ３３において送信信号と受信信号とがミキシングされる。これにより、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差となるビート周波数を有するビート信号が生成される。ミキサ３３で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタルの信号に変換された後に、信号処理装置４に出力される。

信号処理装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ４１などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置４は、演算の対象とする各種のデータを、記憶装置であるメモリ４１に記憶する。メモリ４１は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などである。信号処理装置４は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部４２、フーリエ変換部４３、及び、データ処理部４４を備えている。送信制御部４２は、送信部２の信号生成部２１を制御する。データ処理部４４は、ピーク抽出部４５、第１～第３の算出部４６～４８、及び推定部４９を備えている。

フーリエ変換部４３は、複数の物標からの反射波が重なり合った状態で受信アンテナ３１において受信されるため、受信信号に基づいて生成されたビート信号から、各物標の反射波に基づく周波数成分を分離する処理（例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）処理）を行う。ＦＦＴ処理では、所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント（周波数ビンという場合がある）ごとに受信レベルや位相情報が算出される。

ピーク抽出部４５は、フーリエ変換部４３によるＦＦＴ処理等の結果からピークを検出する。

第１の算出部４６は、１ｃｈの受信アンテナ３１と２ｃｈの受信アンテナ３１の組み合わせである第１のサブアレーで得られた受信信号と、２ｃｈの受信アンテナ３１と３ｃｈの受信アンテナ３１の組み合わせである第２のサブアレーで得られた受信信号とから、第１の位相シフト行列Ｒ_αを算出する。第２のサブアレーは、第１のサブアレーと同一形状であって第１のサブアレーとの間に第１の位相差Φ_αが生じる。

第２の算出部４７は、１ｃｈの受信アンテナ３１と２ｃｈの受信アンテナ３１の組み合わせである第３のサブアレーで得られた受信信号と、３ｃｈの受信アンテナ３１と４ｃｈの受信アンテナ３１の組み合わせである第４のサブアレーで得られた受信信号とから、第２の位相シフト行列Ｒ_βを生成する。本実施例では、第１のサブアレーと第３のサブアレーとが同一のサブアレーである。第４のサブアレーは、第３のサブアレーと同一形状であって第３のサブアレーとの間に第１の位相差Φ_αと異なる第２の位相差Φ_βが生じる。

第３の算出部４８は、第１の位相シフト行列Ｒ_α及び第２の位相シフト行列Ｒ_βを線形結合した線形結合行列Ｒ_γ（＝ｐＲ_α＋ｑＲ_β）の固有ベクトルを算出する。なお、ｐ及びｑはそれぞれ実数であり、ｐ及びｑの少なくとも一方は零でない。

推定部４９は、同一の固有ベクトルにおける第１の位相シフト行列Ｒ_αの固有値と第２の位相シフト行列Ｒ_βの固有値との組み合わせから、電波の到来方向を推定する。推定部４９は、推定した物標の存在する方位（角度）をメモリ４１や車両制御ＥＣＵ５等に出力する。

＜２．算出処理及び推定処理の詳細＞
図２は、第１～第３の算出部４６～４８によって実行される第１～第３の算出処理及び推定部４９によって実行される推定処理の流れを示すフローチャートである。

第１の算出部４６は、第１のサブアレーの入力ベクトルｘ_１（ｔ）及び第２のサブアレーの入力ベクトルｘ_２（ｔ）を用いた算出を行う。入力ベクトルｘ_１（ｔ）及び入力ベクトルｘ_２（ｔ）はそれぞれ２次元列ベクトルである。入力ベクトルｘ_１（ｔ）の１行目要素は、１ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。入力ベクトルｘ_１（ｔ）の２行目要素は、２ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。入力ベクトルｘ_２（ｔ）の１行目要素は、２ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。入力ベクトルｘ_２（ｔ）の２行目要素は、３ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。

まず第１の算出部４６は、第１のサブアレーの自己相関行列Ｒ_１１を算出する（ステップＳ１）。自己相関行列Ｒ_１１は下記の（１）式により算出することができる。ここで、Ｅ［・］は時間平均処理を表しており、［・］^Ｈは複素共役転置を表している。
Ｒ_１１＝Ｅ[ｘ_１（ｔ）ｘ_１ ^Ｈ（ｔ）] ・・・（１）

次に第１の算出部４６は、第１のサブアレーと第２のサブアレーとの間の相互相関行列Ｒ_２１を算出する（ステップＳ２）。相互相関行列Ｒ_２１は下記の（２）式により算出することができる。
Ｒ_２１＝Ｅ[ｘ_２（ｔ）ｘ_１ ^Ｈ（ｔ）] ・・・（２）

そして第１の算出部４６は、第１の位相シフト行列Ｒ_αを算出する（ステップＳ３）。第１の位相シフト行列Ｒ_αは下記の（３）式により算出することができる。ここで、［・］^－１は逆行列を表している。
Ｒ_α＝Ｒ_２１[Ｒ_１１]^－１ ・・・（３）

第２の算出部４７は、第３のサブアレーの入力ベクトルｘ_３（ｔ）及び第４のサブアレーの入力ベクトルｘ_４（ｔ）を用いた算出を行う。入力ベクトルｘ_３（ｔ）及び入力ベクトルｘ_４（ｔ）はそれぞれ２次元列ベクトルである。入力ベクトルｘ_３（ｔ）の１行目要素は、１ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。入力ベクトルｘ_３（ｔ）の２行目要素は、２ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。入力ベクトルｘ_４（ｔ）の１行目要素は、３ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。入力ベクトルｘ_４（ｔ）の２行目要素は、４ｃｈの受信アンテナ３１で得られる受信信号に対応するピーク抽出部４５で抽出されたピーク値である。

ステップＳ３に続くステップＳ４において、第２の算出部４７は、第３のサブアレーの自己相関行列Ｒ_３３を算出する。自己相関行列Ｒ_３３は下記の（４）式により算出することができる。
Ｒ_３３＝Ｅ[ｘ_３（ｔ）ｘ_３ ^Ｈ（ｔ）] ・・・（４）

次に第２の算出部４７は、第３のサブアレーと第４のサブアレーとの間の相互相関行列Ｒ_４３を算出する（ステップＳ５）。相互相関行列Ｒ_４３は下記の（５）式により算出することができる。
Ｒ_４３＝Ｅ[ｘ_４（ｔ）ｘ_３ ^Ｈ（ｔ）] ・・・（５）

そして第２の算出部４７は、第２の位相シフト行列Ｒ_βを算出する（ステップＳ６）。第２の位相シフト行列Ｒ_βは下記の（６）式により算出することができる。
Ｒ_β＝Ｒ_４３[Ｒ_３３]^－１ ・・・（６）

図２のフローチャートでは、ステップＳ１～Ｓ３の処理が終了してからステップＳ４～Ｓ６の処理を実行しているが、ステップＳ１～Ｓ３の処理とステップＳ４～Ｓ６の処理とを並列に実行してもよい。また、本実施例では第１のサブアレーと第３のサブアレーとが同一のサブアレーであるので、ステップＳ４の処理を省略し第２の算出部４７がステップＳ１の処理結果を用いるようにしてもよい。

ステップＳ１～Ｓ６の処理が終了した後、第３の算出部４８は、線形結合行列Ｒ_γを算出する（ステップＳ７）。線形結合行列Ｒ_γは下記の（７）式により算出することができる。なお、ｐ及びｑはそれぞれ実数であり、ｐ及びｑの少なくとも一方は零でない。
Ｒ_γ＝ｐＲ_α＋ｑＲ_αβ ・・・（７）

そして第３の算出部４８は、線形結合行列Ｒ_γの固有値展開を行い、線形結合行列Ｒ_γの固有ベクトルを算出する（ステップＳ８）。すなわち、第３の算出部４８は、線形結合行列Ｒ_γの固有値展開を行い、下記の（８）式を満たす固有ベクトルＡを算出する。なお、Φ_γは線形結合行列Ｒ_γの固有値である。線形結合行列Ｒ_γは２行２列の行列であるため、固有ベクトルＡは２つ求まる。そこで、以下の説明では、一方の固有ベクトルＡを固有ベクトルＡ１と表記し、他方の固有ベクトルＡを固有ベクトルＡ２と表記する。
Ｒ_γＡ＝ＡΦ_γ ・・・（８）

ステップＳ８に続くステップＳ９において、推定部４９は、固有ベクトルＡ１を用いて第１の位相シフト行列Ｒ_αの一方の固有値Φ_α１及び第２の位相シフト行列Ｒ_βの一方の固有値Φ_β１を算出し、固有ベクトルＡ２を用いて第１の位相シフト行列Ｒ_αの他方の固有値Φ_α２及び第２の位相シフト行列Ｒ_βの他方の固有値Φ_β２を算出する。各固有値は下記の（９）～（１２）式により算出することができる。
Ｒ_αＡ１＝Ａ１Φ_α１ ・・・（９）
Ｒ_βＡ１＝Ａ１Φ_β１ ・・・（１０）
Ｒ_αＡ２＝Ａ２Φ_α２ ・・・（１１）
Ｒ_βＡ２＝Ａ２Φ_β２ ・・・（１２）

推定部４９は、固有値Φ_α１を第１の物標の角度θ_α１に変換し、固有値Φ_β１を第１の物標の角度θ_β１に変換する。角度θ_α１の精度は悪いが角度θ_α１では位相折り返しは発生しておらず、角度θ_β１の精度は良いが角度θ_β１では位相折り返しは発生している。そこで、推定部４９は、角度θ_β１と角度θ_β１の各位相折り返し角度のうち最も角度θ_α１に近い角度を第１の物標の角度として推定する（ステップＳ１０）。例えば、角度θ_α１と、角度θ_β１と角度θ_β１の各位相折り返し角度θ_β１’、θ_β１”とが図３に示す関係である場合には、推定部４９は、角度θ_β１’を第１の物標の角度として推定する。これにより、位相折り返しを発生させずに第１の物標の角度精度を向上できる。

なお、固有値Φ_α１の絶対値が所定値以下であれば、推定部４９は第１の物標が存在しないと判定し、第１の物標の角度推定を行わないようにすることが好ましい。これにより、推定部４９がゴースト物標の角度推定を行うことを防止できる。固有値Φ_α１の絶対値の代わりに固有値Φ_β１の絶対値又は固有値Φ_α１と固有値Φ_β１との平均の絶対値を用いてもよい。

推定部４９は、固有値Φ_α２を第２の物標の角度θ_α２に変換し、固有値Φ_β２を第２の物標の角度θ_β２に変換する。角度θ_α２の精度は悪いが角度θ_α２では位相折り返しは発生しておらず、角度θ_β２の精度は良いが角度θ_β２では位相折り返しは発生している。そこで、推定部４９は、角度θ_β２と角度θ_β２の各位相折り返し角度のうち最も角度θ_α２に近い角度を第２の物標の角度として推定する（ステップＳ１１）。これにより、位相折り返しを発生させずに第２の物標の角度精度を向上できる。

なお、固有値Φ_α２の絶対値が所定値以下であれば、推定部４９は第２の物標が存在しないと判定し、第２の物標の角度推定を行わないようにすることが好ましい。これにより、推定部４９がゴースト物標の角度推定を行うことを防止できる。固有値Φ_α２の絶対値の代わりに固有値Φ_β２の絶対値又は固有値Φ_α２と固有値Φ_β２との平均の絶対値を用いてもよい。

図２のフローチャートでは、ステップＳ１０の処理が終了してからステップＳ１１の処理を実行しているが、ステップＳ１０の処理とステップＳ１１の処理とを並列に実行してもよい。

上述した第１～第３の算出処理及び推定処理によると、線形結合行列Ｒ_γのみの固有値展開、すなわち１回のみの固有値展開で位相折り返しを発生させずに物標の角度精度を向上できる。したがって、少ない計算量で位相折り返しを発生させずに物標の角度精度を向上できる。

上記の（７）式において、ｐ及びｑがともに零でないことが好ましい。理想的な受信信号では、「第１の位相シフト行列Ｒ_αのみで求めた固有ベクトル」と「第２の位相シフト行列Ｒ_βのみで固有ベクトル」とが一致する。しかしながら、実際の受信信号では、各受信アンテナ３１の誤差やノイズが微妙に異なるため、「第１の位相シフト行列Ｒ_αのみで求めた固有ベクトル」と「第２の位相シフト行列Ｒ_βのみで固有ベクトル」とは一致しない。

そのため、ｐ及びｑをともに零とせずに、「第１の位相シフト行列Ｒ_α及び第２の位相シフト行列Ｒ_βで求めた固有ベクトル」を用いる方が、「第１の位相シフト行列Ｒ_αのみで求めた固有ベクトル」又は「第２の位相シフト行列Ｒ_βのみで固有ベクトル」を用いるよりも、物標の角度精度が高まる。「第１の位相シフト行列Ｒ_αのみで求めた固有ベクトル」と「第２の位相シフト行列Ｒ_βのみで固有ベクトル」との差よりも、「第１の位相シフト行列Ｒ_αのみで求めた固有ベクトル」と「第１の位相シフト行列Ｒ_α及び第２の位相シフト行列Ｒ_βで求めた固有ベクトル」との差の方が小さく、同様に、「第１の位相シフト行列Ｒ_αのみで求めた固有ベクトル」と「第２の位相シフト行列Ｒ_βのみで固有ベクトル」との差よりも、「第２の位相シフト行列Ｒ_βのみで固有ベクトル」と「第１の位相シフト行列Ｒ_α及び第２の位相シフト行列Ｒ_βで求めた固有ベクトル」との差の方が小さいからである。

各受信アンテナ３１の誤差やノイズの状況に応じて、物標の角度精度が最も高まるｐの値及びｑの値は変化する。ｐ及びｑを常に最適値に設定することは現実的ではないが、例えばレーダ装置１を搭載する車両の車種やレーダ装置１を搭載する車両の周辺環境等に応じて、第３の算出部４８がｐ及びｑを可変することが好ましい。例えば、第３の算出部４８はｐ及びｑを標準値（例えば１）に設定しておき、レーダ装置１がレーダ装置１を搭載する車両の車種やレーダ装置１を搭載する車両の周辺環境等に関する情報を取得し、その取得した情報に基づき第３の算出部４８が必要に応じてｐ及びｑを可変するようにすればよい。

＜３．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

上述した実施形態では、２つの受信アンテナの組み合わせで各サブアレーを構成したが、３つ以上の受信アンテナの組み合わせで各サブアレーを構成してもよい。サブアレーを構成する受信アンテナの個数を増やすことで、物標の角度算出可能数を増やすことができる。なお、各サブアレーは同一形状であればよく、その形状（サブアレー内での受信アンテナ配置）は限定されない。

上述した実施形態では、第１のサブアレーと第３のサブアレーとが同一のサブアレーである構成を採用している。これにより、第１～第４のサブアレーを含む受信アンテナ群の占有スペースを小さくすることができ、レーダ装置１の小型化を図ることができる。

しかしながら、例えばレーダ装置１の形状に関する制約等により第１～第４のサブアレーを含む受信アンテナ群を一箇所に纏めることができない場合も考えられる。このような場合には第１のサブアレーと第３のサブアレーとが互いに異なるサブアレーである構成を採用してもよい。つまり、第１のサブアレーと第３のサブアレーとが互いに異なるサブアレーである構成を採用することで、レーダ装置１の形状に関する自由度を高めることができる。第１のサブアレーと第３のサブアレーとが互いに異なるサブアレーである構成の一例としては、図４に示す受信アンテナの配置を挙げることができる。

また上述した実施形態では車載レーダ装置について説明したが、本発明は、道路等に設置されるインフラレーダ装置、航空機監視レーダ装置等にも適用可能である。

１ レーダ装置
２ 送信部
３ 受信部
３１ 受信アンテナ
４ 信号処理装置
４６～４８ 第１～第３の算出部
４９ 推定部

Claims (6)

1. 複数の受信アンテナの組み合わせである第１のサブアレーで得られた受信信号と、前記第１のサブアレーと同一形状であって前記第１のサブアレーとの間に第１の位相差が生じる第２のサブアレーで得られた受信信号とから、第１の位相シフト行列を算出する第１の算出部と、
   前記第１のサブアレーと同一形状である第３のサブアレーで得られた受信信号と、前記第３のサブアレーと同一形状であって前記第３のサブアレーとの間に前記第１の位相差と異なる第２の位相差が生じる第４のサブアレーで得られた受信信号とから、第２の位相シフト行列を生成する第２の算出部と、
   前記第１の位相シフト行列及び前記第２の位相シフト行列を線形結合した線形結合行列の固有ベクトルを算出する第３の算出部と、
   同一の前記固有ベクトルにおける前記第１の位相シフト行列の固有値と前記第２の位相シフト行列の固有値との組み合わせから、電波の到来方向を推定する推定部と、
   を備え、
   前記第１－４のサブアレーの各アンテナの間隔はすべて所定距離ｄであり、
   前記所定距離ｄは、到来波の半波長以下、又はＦＯＶ内で位相折り返しが発生しないような距離であり、
   前記第１の位相差は、前記所定距離ｄに相当する位相差であって、
   前記第２の位相差は前記第１の位相差より大きく、
   前記第１の算出部は、（１）式を用いて前記第１の位相シフト行列である行列Ｒαを算出するように構成され、
   Ｒα＝Ｒ₂₁［Ｒ₁₁］^-1（１）
   Ｒ₁₁は、前記第１のサブアレーの入力ベクトルｘ₁（ｔ）の自己相関行列であり、Ｒ₂₁は、前記第１のサブアレーの入力ベクトルｘ₁（ｔ）と前記第２のサブアレーの入力ベクトルｘ₂（ｔ）との間の相互相関行列であり、
   前記第２の算出部は、（２）式を用いて前記第２の位相シフト行列である行列Ｒβを算出するように構成され、
   Ｒβ＝Ｒ₄₃［Ｒ₃₃］^-1（２）
   Ｒ₃₃は、前記第３のサブアレーの入力ベクトルｘ_３（ｔ）の自己相関行列であり、Ｒ₄₃
   は、前記第３のサブアレーの入力ベクトルｘ_３（ｔ）と前記第４のサブアレーの入力ベクトルｘ₄（ｔ）との間の相互相関行列であり、
   前記入力ベクトルｘ_i (ｔ)は、ｉで特定されるサブアレーを構成する各アンテナで得られる受信信号に基づいて生成されたビート信号のフーリエ変換の結果から得られるピーク値を要素とするベクトルである、
   到来方向推定装置。
2. 前記線形結合における前記第１の位相シフト行列の係数及び前記第２の位相シフト行列の係数がともに零でない、請求項１に記載の到来方向推定装置。
3. 前記線形結合における前記第１の位相シフト行列の係数及び前記第２の位相シフト行列の係数の少なくとも一方が可変する、請求項２に記載の到来方向推定装置。
4. 前記第１のサブアレーと前記第３のサブアレーとが同一のサブアレーである、請求項１～３のいずれか一項に記載の到来方向推定装置。
5. 前記第１のサブアレーと前記第３のサブアレーとが互いに異なるサブアレーである、請求項１～３のいずれか一項に記載の到来方向推定装置。
6. 複数の受信アンテナの組み合わせである第１のサブアレーで得られた受信信号と、前記第１のサブアレーと同一形状であって前記第１のサブアレーとの間に第１の位相差が生じる第２のサブアレーで得られた受信信号とから、第１の位相シフト行列を算出する第１の算出工程と、
   前記第１のサブアレーと同一形状である第３のサブアレーで得られた受信信号と、前記第３のサブアレーと同一形状であって前記第３のサブアレーとの間に前記第１の位相差と異なる第２の位相差が生じる第４のサブアレーで得られた受信信号とから、第２の位相シフト行列を生成する第２の算出工程と、
   前記第１の位相シフト行列及び前記第２の位相シフト行列を線形結合した線形結合行列の固有ベクトルを算出する第３の算出工程と、
   同一の前記固有ベクトルにおける前記第１の位相シフト行列の固有値と前記第２の位相シフト行列の固有値との組み合わせから、電波の到来方向を推定する推定工程と、
   を備え、
   前記第１－４のサブアレーの各アンテナの間隔はすべて所定距離ｄであり、
   前記所定距離ｄは、到来波の半波長以下、又はＦＯＶ内で位相折り返しが発生しないような距離であり、
   前記第１の位相差は、前記所定距離ｄに相当する位相差であって、
   前記第２の位相差は前記第１の位相差より大きく、
   前記第１の算出工程は、（１）式を用いて前記第１の位相シフト行列である行列Ｒαを算出するように構成され、
   Ｒα＝Ｒ₂₁［Ｒ₁₁］^-1 （１）
   Ｒ₁₁は、前記第１のサブアレーの入力ベクトルｘ₁（ｔ）の自己相関行列であり、Ｒ₂₁は、第１のサブアレーの入力ベクトルｘ₁（ｔ）と前記第２のサブアレーの入力ベクトルｘ₂（ｔ）との間の相互相関行列であり、
   前記第２の算出工程は、（２）式を用いて前記第２の位相シフト行列である行列Ｒβを算出するように構成され、
   Ｒβ＝Ｒ₄₃［Ｒ₃₃］^-1 （２）
   Ｒ₃₃は、前記第３のサブアレーの入力ベクトルｘ₃（ｔ）の自己相関行列であり、Ｒ₄₃は、前記第３のサブアレーの入力ベクトルｘ₃（ｔ）と前記第４のサブアレーの入力ベクトルｘ₄（ｔ）との間の相互相関行列であり、
   前記入力ベクトルｘ_i(ｔ)は、ｉで特定されるサブアレーを構成する各アンテナで得られる受信信号に基づいて生成されたビート信号のフーリエ変換の結果から得られるピーク値を要素とするベクトルである、
   到来方向推定方法。

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